Факторы, влияющие на теплопроводность материалов
Помимо выше рассмотренных факторов: пористости и вида пор, (а, следовательно, и средней плотности), структуры материала, однородности вещества твердого каркаса и его строения (кристаллическое или аморфное) на теплопроводность теплоизоляционных материалов огромное значение оказывает влажность и его сорбционный потенциал, т.к. теплопроводность воды 0,58 Вт/(мо К), что в 25 раз выше таковой для воздуха, содержащегося в мелких замкнутых порах материала.
В случае замерзания воды в порах теплопроводность льда составит 2,32 Вт/(м оК), что на два порядка выше значения теплопроводности сухого воздуха в 4 раза больше теплопроводности воды.
В определенных пределах теплопроводность повышается прямо пропорционально возрастанию объемной влажности, что позволяет рассчитать теплопроводность влажного материала.
Принято защищать теплоизоляционные материалы и изделия от увлажнения. Материал, прикрепленный к изоляционному материалу в изделии и закрывающий его поверхность с одной, двух или всех сторон, называется покровным. Сухое состояние материала при эксплуатации может быть достигнуто за счет создания закрытой пористости, гидрофобности материала и конструктивных мер. Гигроскопичные материалы для теплоизоляции нежелательны.
Теплоизоляция тепловых агрегатов и теплопроводов работает при повышенных температурах. Теплопроводность материала при высоких температурах можно вычислить, зная его теплопроводность при 0оС и температурную поправку на 1оС повышения температуры.
|
|
|
У различных пористых материалов теплопроводность возрастает при повышении температуры с разной скоростью. Расчетные значения теплопроводности материала принимают по СП 50.13330.2015.
Для некоторых материалов (магнезиальные огнеупоры, металлы) теплопроводность при повышении температуры уменьшается и, следовательно, температурная поправка имеет отрицательный знак.
Технологические приемы создания высокопористой структуры
Материалы с высокой пористостью получают, используя несколько технологических приемов:
способ газовыделения и пенообразования используют для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, пористые пластмассы);
способ высокого водозатворения состоит в применении большого количества воды при получении формовочной массы (например, из трепела, диатомита) и последующего испарения избытка воды при сушке и обжиге отформованных изделий, что способствует образованию воздушных пор;
способ высокого водозатворения часто применяют совместно с введением выгорающих добавок (углесодержащих техногенных отходов, древесных опилок и др.);
|
|
|
создание волокнистого каркаса - основной способ образования пористости у волокнистых материалов (минеральная вата, древесноволокнистые плиты и т.п.);
вспучивание при обжиге сырья, содержащего химически связанную воду (вспученный перлит и вермикулит).
Высокопористое строение материала закрепляется главным образом путем тепловой обработки (пропаривание, автоклавная обработка, сушка или обжиг).
Для повышения пустотности теплоизоляционных засыпок используют пористые зернистые материалы монофракционного гранулометрического состава. В штучных керамических изделиях (кирпич, камни) устраивают дополнительные пустоты.
Основные свойства теплоизоляционных материалов, марки по средней плотности, горючесть
Основным признаком теплоизоляционных материалов является высокая пористость, которая определяется строением материала и может достигать 90-95%. От показателя пористости зависят средняя плотность и главное свойство теплоизоляционных материалов – теплопроводность. Существенное значение на теплопроводность оказывает влажностьматериалов.
При использовании теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях важна его газо- и паропроницаемость. При низкой паропроницаемости материала возможно скопление влаги в месте контакта теплоизолирующего материала с другим материалом, что может привести к развитию негативных процессов в данном месте конструкции вплоть до ее разрушения.
|
|
|
Предельная температура применения теплоизоляционного материала характеризует его теплостойкость (жаростойкость). Она зависит от химического состава материала. Для органических материалов теплостойкость не превышает 100-150оС. Минеральные теплоизоляционные материалы в зависимости от состава выдерживают нагрев до 500-800оС.
Химическая и биологическая стойкость теплоизоляционных материалов различна. Высокая пористость и большая удельная поверхность теплоизоляционных материалов делают их уязвимыми к действию химически агрессивных веществ. Органические материалы природного происхождения и связующие (клей, крахмал) легко загнивают при повышении влажности, повреждаются грызунами и насекомыми.
Теплоизоляционные материалы обладают небольшой механической прочностью (от 0,05-0,2 до 1-2,5 МПа). Прочность зависит от пористости (с ростом показателя пористости прочность падает) и объема твердой фазы в материале. Материалы, имеющие прочность при сжатии выше 2,5 МПа, могут применяться самостоятельно как самонесущие для ограждающих конструкций. Менее прочные материалы используют путем закрепления их на несущем материале или для заполнения пустот в нем. Прочность теплоизоляционного материала должна быть достаточной, чтобы обеспечить его сохранность при перевозке, складировании, монтаже и эксплуатации.
|
|
|
Теплоизоляционные изделия волокнистого строения под действием сжимающих нагрузок не разрушаются, а только сжимаются. Такие материалы и изделия характеризуются сжимаемостью и упругостью. Различают мягкие (М), полужесткие (П) и жесткие (Ж) изделия из минеральной ваты.
По показателю средней плотности, выраженной в кг/м3, теплоизоляционные материалы подразделяют на марки: D15, D25, D35, D50, D75, D100 (особо легкие), D125, D150, D175, D200, D225, D250, D300, D350 (легкие), D450, D500, D600 (тяжелые). Материалы, имеющие промежуточное значение плотности, которое не совпадает с указанными значениями, относятся к ближайшей большей марке. Материалы с плотностью выше 400 кг/м3 для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, а также плотностью свыше 500 кг/м3 для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений допускается применять при соответствующих технико-экономических обоснованиях. Для изоляции оборудования, эксплуатируемого при отрицательных температурах, применяют материалы плотностью не более 200 кг/м3 и теплопроводностью не выше 0,06 Вт/(мо К).
Современные теплоизоляционные материалы и изделия характеризуются показателями качества, изложенными в стандарте EN 13162. Данный стандарт действует в Европе и относится ко всем теплоизоляционным изделиям из минеральной ваты. Стандарт определяет шесть важнейших свойств материалов: теплопроводность, геометрические размеры, прямоугольность и плоскостность, стабильность размеров, прочность на растяжение, пожаробезопасность..
Негорючие материалы (НГ) не обладают пожарной опасностью. Горючие материалы способствуют возникновению и развитию опасных проявлений пожара: высокой температуры, пламени, дыма и пр. Для горючих теплоизоляционных материалов пожарная опасность оценивается рядом факторов: горючестью, воспламеняемостью, дымообразующей способностью, главной из которых является горючесть.
Горючесть теплоизоляционных изделий из минерального и стеклянного волокна определяется содержанием в них органического связующего. При содержании органических веществ менее 4% изделия относятся к группе НГ (негорючие), при большем их содержании – к группе Г1 или Г2 .
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1523; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!